高頻電源電子線路故障診斷方法

李 錕

（公誠管理咨詢有限公司第六分公司，廣東 佛山 528000）

0 引 言

目前，我國通信、信息、家電及國防等領域的電子設備普遍采用高頻電源。隨著高頻電源的廣泛應用，高頻電源存在的問題也逐漸顯現。因此，需加強高頻電源電子線路的故障診斷。

1 高頻電源的理論知識

1.1 高頻電源的概念

隨著科技的不斷發展，電子技術也不斷創新。電子線路中，高頻電源是使用量最大的電源。與常規電源相比，高頻電源具有精準掌控功率的優勢，可充分預防故障，并減少了不必要的損耗。循環用電時，高頻電源不僅未降低功能效果，而且直接提高了整體工作效率。高頻電源被稱為高效節能電源，還具有體積適中和效率極高等優點，可減少故障的發生。高頻電源使用了熱設計技術和電磁兼容設計技術，具有國內外綠色電源集成變換器最具代表性的典型應用電路。高頻電源設計中應掌握電子元件特性、電子變壓器、基本電路及控制技術等內容，便于提升高頻電源的使用技巧。雖然高頻電源具有輕小和便捷等優點，被廣泛應用于電子產品，但高頻電源控制復雜，輸出波紋電壓較高，其應用受到一定限制，故障也逐漸凸顯。

1.2 高頻電源的工作原理

市場上開關電源中，功率開關多采用雙極型晶體管，開關頻率高。為進一步提高頻率，可采用高速開關器，極大地提高了開關速度，原理上開關耗損為零，噪聲也較小，應用十分便利。直流的平均電壓取決于矩形脈沖的寬度，脈沖越寬，直流平均電壓值就越高。一般可根據實際需求來提供最合適的電壓波形，以提升電氣設備的工作效率，降低能耗。當矩形沖脈最大電壓值和矩形沖脈周期不變時，直流平均電壓將與脈沖寬度成正比。因此，只要細心控制脈沖寬度使其能隨穩壓電源輸出電壓的增高而變窄，就可達到穩定電壓目的。開關電源首先用變換器進行功率轉換，它也是高頻電源的核心部分，還要有啟動、過壓保護及噪聲減少等電路。輸出的電路用于監測電壓的變化，與彼岸準電壓相比較，誤差經過脈寬調制電路等過程，最終達到調整輸出電壓的目的。交流電壓經整流電路等過程轉變為含有一定脈動成分的直流電壓。該電壓進入高頻變換器被轉換成所需電壓值的方波，最后再將這個方波經整流濾波變為所需要的直流電壓。工作過程中，如果某些部分的溫度高于設定范圍，那么DSP控制電路會采取高溫控制手段，關閉電源驅動信號，斷開電源，以監控設備的系統運行，尤其是出現故障時可及時停機，便于工作人員展開后續檢測和維修工作。

1.3 高頻電源的工作特點

高頻電源相比于常規電源，具有很多優點，如功耗小和效率高。穩定電壓的電源電路中，高頻電源能充分利用自身優勢進行交替工作，并且切換自如，不會耽誤工作進程。因此，如果技術夠好，可進一步提升工作速度，提升電源效率。高頻電源體積小且重量輕。相較于常規電源，高頻電源沒有厚重的變壓器，不會因笨重而影響工作進度。由于高頻電源省去了較大的散熱片，因此重量輕便，易于移動。高頻電源的穩壓范圍寬，其輸出的電壓是由激勵信號來調節的。即使在電壓變化較大的時段，仍能較穩定地保持輸出電壓。高頻電源濾波的效率較高，使其容量和體積縮小。高頻電源采用的是純直流的供電模式，電暈功率高、輸出電壓波紋比工頻電源要小。高頻電源的電路靈活多樣，開關穩壓電源的形式有自激式和他激式等，設計人員可發揮想象，運用科學知識，最終實現滿足不同特殊需要的穩定高頻電源。

2 故障診斷的不同方法

2.1 常規的故障診斷方法

目前，高頻電源可依靠出現的特殊狀況和工作運行的停止，判斷是否出現故障。開關管失效的主要原因是過電壓、過電流、熱失控、功率循環及熱循環等。高頻開關電源下，了解各類型電子元件識別及常見功能用途。對各部分功能部件進行系統常規的檢查，以實現電子線路分析和功能故障的診斷。電流的檢測方法有多種，而電流檢測電路的實現方法可由多重檢測共同實現[1]。

2.2 基于神經網絡的故障診斷方法

人具有神經網絡，電路的復雜形象與之相似，即高頻電源的電子線路本身具有有機聯合的特點。電子線路的大量內部節點相關聯，便于及時發現故障，并盡快做出分析和處理。高頻電源具有靈活性，能根據相關數據找出相互關聯的內容，經過高級和精準地運算，順利地診斷出電子線路出現的故障。BP神經網絡則是一種按照誤差逆傳播算法訓練的多層前饋網絡，是目前采用最廣泛的神經網絡模型。BP神經網絡包括相互關聯的各層級連接，其學習過程中包含信號的正向傳播和誤差的反向傳播。該階段的關鍵工作在于通過反向誤差傳播來達到各層權值的修正效果。為提升神經網絡的準確性，也可選擇直流分量。神經網絡的故障診斷可通過大數據的分析對比進行重要數據的提煉。

2.3 基于模糊規則庫的諧振電路故障診斷

常規電源出現的故障相似的較多，高頻電源故障的變化率很大，且不同故障可能會引發新故障的產生。因此，需將出現的故障看作密不可分的整體進行研究，在融合中逐級解決。模糊規則為高頻電源注入思考過程，根據專業知識推測故障的產生原因。無法避免誤差的前提下，可進行信息融合，綜合分析后減少錯誤認定的出現，提升診斷故障的準確率。通過建立不同模糊規則庫的方式來得出診斷結果，可最大程度診斷出電路故障[2]。

3 結 論

隨著電子系統的應用領域逐漸寬泛，電子設備的使用逐步增多。設備使用離不開電源的支撐，電源性能的優劣直接決定電子線路的故障出現率。高頻電源具有輕、薄、小及高效率的特點，完全符合電子線路的發展走向。隨著技術的不斷進步，相關人員將創造出更多便捷高效的診斷方法，推動高頻電源的發展。